指向深度學習的高中物理單元教學路徑探究

摘 要：文章以高中物理課程中的“摩擦力”教學為例，探討了深度學習與物理教學相結合的路徑.首先，分析了大概念與深度學習融合的必要性，并剖析了教材，以確立核心素養培養目標；其次，通過趣味導入的方式，激發學生的學習興趣，并引入了科學思維，創新實驗，以培養學生的科學探究能力；最后，通過拓展練習應用和開展持續性評價，提高學生的深度學習能力.

關鍵詞：深度學習；高中物理；摩擦力；科學探究；核心素養

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）03-0087-03

收稿日期：2024-10-25

作者簡介：高源，本科，一級教師，從事高中物理教學研究.

文章以“摩擦力”教學為例，探討深度學習與物理教學融合的路徑.通過剖析教材，確立核心素養培養目標，設計趣味實驗和創新實驗，激發學生學習興趣，培養科學探究能力和創新思維.同時，通過拓展練習應用和開展持續性評價，提高學生的深度學習能力，最終實現物理教學的現代化和學生全面能力的提升.

1 大概念與深度學習融合的必要性

將深度學習與高中物理教學相結合，對于提升學生的學習效果和培養其創新能力至關重要^[1].深度學習作為一種強大的計算模型，能夠幫助學生更直觀地理解物理現象，如通過模擬展示摩擦力與物體運動狀態的關系.此外，深度學習的數據驅動特性能夠培養學生分析數據、解決問題的能力，這對于科學素養的提升尤為關鍵.最后，深度學習技術的引入，能夠激發學生的創新思維，鼓勵他們運用新技術解決物理問題，如設計新型的摩擦力測量裝置.因此，深度融合大概念與深度學習，對于物理教育的現代化和學生能力的全面提升具有重要的實踐意義和長遠的發展價值.

2 剖析教材，確立核心素養培養目標

在高中物理人教版教材中，摩擦力章節詳細介紹了摩擦力的概念、分類以及計算方法.教師應引導學生理解摩擦力的基本概念，掌握摩擦力的大小計算公式，以及摩擦力在實際生活中的應用.教學目標應包括：培養學生掌握摩擦力的基本概念、計算方法，培養科學探究能力和科學思維，以及關注摩擦力在實際生活中的應用，培養科學態度.

3 趣味導入，激發學生學習的興趣

3.1 引入趣味實驗，激發學生的思考

為了更好地激發學生的學習興趣，教師可以設計一個簡單的趣味實驗，讓學生通過觀察滑塊在不同表面上的運動情況，直觀地感受到摩擦力的存在.結合人教版高一物理必修一《摩擦力》這一節，在講解滑動摩擦力時，可以設計以下趣味實驗.

3.1.1 設計趣味實驗

以摩擦力的概念和性質為例，設計以下實驗：

（1）準備光滑的木板和粗糙的木板各一塊，以及小滑塊一個.

（2）將光滑木板放在桌面上，將小滑塊放在光滑木板上，推動小滑塊，觀察其運動情況.

（3）將粗糙木板放在桌面上，將小滑塊放在粗糙木板上，推動小滑塊，觀察其運動情況.

（4）將小木塊放在光滑木板上，將小滑塊放在小木塊上，推動小木塊，觀察小滑塊的運動情況.

3.1.2 實驗過程與現象觀察

在實驗過程中，教師應引導學生注意觀察實驗現象，并提出相關問題.例如，在觀察滑塊在不同表面上運動時，可以提問：為什么滑塊在光滑表面上滑行的距離比粗糙表面長？引發學生思考.

3.1.3 討論與思考

在實驗結束后，教師應組織學生進行討論，分享觀察到的現象和思考.通過討論，學生可以互相交流想法，共同探究摩擦力的本質.同時，教師還可以引導學生運用所學知識解釋實驗現象，提高學生的思維能力和問題解決能力.

3.1.4 激發學生的思考

趣味實驗不僅能夠吸引學生的注意力，還能夠激發學生的思考^[2].設計有針對性的問題，引導學生深入思考摩擦力產生的原因、影響因素以及在實際生活中的應用.通過思考，學生能夠更好地理解摩擦力的概念，形成科學的思維方法.

3.2 科學思維，引入摩擦力方向

為了深化學生對摩擦力方向的理解，并培養他們的科學思維，結合人教版高一物理必修一《摩擦力》這一節，在講解滾動摩擦力時，教師可以采用科學推理的教學方法.

3.2.1 科學推理教學

教師首先提出與摩擦力方向相關的問題，如為什么剎車時汽車會減速停下來？引導學生回顧摩擦力的概念、影響因素以及方向，確保學生具備解答問題所需的基礎知識.隨后，教師鼓勵學生運用已學的物理知識對問題進行分析，嘗試提出可能的解釋，并構建科學推理模型.最后，學生通過討論和論證，得出合理的解釋，從而加深對摩擦力方向的理解.

3.2.2 案例分析與應用實踐

學生針對問題進行案例分析，嘗試構建科學推理模型.例如，分析汽車剎車時，摩擦力與車輪旋轉方向相反，從而產生減速效果.同時，學生還可以運用所學知識，分析生活中其他與摩擦力方向相關的實例，如滑板運動、自行車剎車等.通過這些實例的分析，學生可以進一步加深對摩擦力方向的理解.

3.2.3 總結與提升

教師引導學生總結科學推理的過程，提煉出科學推理的一般方法，并將其應用于其他物理問題的學習中.通過這種方法，學生不僅能夠理解摩擦力的方向，還能培養科學推理的能力，從而更好地運用物理知識解決實際問題.

以此，教師不僅能夠激發學生的學習興趣，還能夠培養他們的科學思維和推理能力^[3].這種教學方法的運用，有助于學生對摩擦力方向的理解，同時也能夠提升他們運用物理知識解決實際問題的能力.

3.3 創新實驗，探究滑動摩擦力方向的特點

為了深化學生對滑動摩擦力方向特點的理解，結合人教版高一物理必修一《摩擦力》這一節，在講解滑動摩擦力時，教師應設計一系列創新實驗，讓學生在實驗中觀察和探究滑動摩擦力的特點.以下是具體內容.

3.3.1 實驗設計與操作

教師設計一個以斜面和小車為工具的實驗方案，讓學生通過調整斜面角度和小車重量來觀察小車的運動狀態和滑動摩擦力的方向.具體實驗步驟如下：

（1）準備一個平滑的斜面、一個小車和砝碼.

（2）將斜面固定在桌子上，確保其穩定性.

（3）將小車放在斜面頂端，并記錄小車的初始位置.

（4）學生可以逐漸增加斜面的角度，觀察小車的運動情況.

（5）在小車上方放置不同重量的砝碼，觀察小車的運動狀態變化.

這種實際操作讓學生親身體驗滑動摩擦力的作用，并觀察其方向與物體運動方向的關系^[4].

3.3.2 數據記錄與分析

學生在實驗過程中詳細記錄各種情況下的實驗數據，包括斜面角度、小車速度、滑動摩擦力大小等.通過對這些數據的分析和比較，學生能夠總結出滑動摩擦力方向的特點，如總是與物體相對運動方向相反等.這種數據驅動的學習方式有助于學生深入理解滑動摩擦力的方向特點.

3.3.3 案例討論與實踐應用

學生針對實驗結果進行案例討論，分析滑動摩擦力方向特點對物體運動狀態的影響.教師設置相關問題，讓學生運用實驗結論進行具體的解釋，如解釋為什么下坡時自行車需要剎車等.這種案例討論和問題解決的應用實踐能夠幫助學生將實驗結果與實際情況相結合，提高問題解決能力.

4 創新實驗，培養學生科學探究能力

4.1 實驗設計與操作

為了讓學生深入理解物理現象，培養學生科學探究能力和創新思維，結合人教版高中物理中“磁場”的內容，教師設計一個以斜面和小車為工具的實驗方案，讓學生分組進行實驗操作.具體實驗步驟如下：

（1）準備一個磁鐵、一個可移動的金屬物體和一些線圈.

（2）將線圈固定在桌子上，確保其穩定性.

（3）將磁鐵放置在不同的位置，觀察金屬物體的運動狀態.

（4）調整磁場強度，觀察金屬物體的運動狀態變化.

4.2 數據記錄與分析

學生在實驗過程中詳細記錄各種情況下的實驗數據，包括磁鐵位置、磁場強度、金屬物體運動狀態等.通過對這些數據的分析和比較，學生能夠總結出磁場的規律.這種數據驅動的學習方式有助于學生深入理解物理現象，并培養他們的數據分析能力.

4.3 案例討論與解題應用

學生針對實驗結果進行案例討論，分析磁場對金屬物體運動狀態的影響.教師設置相關習題，讓學生運用實驗結論解釋具體問題，如解釋為什么磁鐵可以吸引金屬物體等.這種案例討論和問題解決的應用實踐能夠幫助學生將實驗結果與理論知識相結合，提高問題解決能力.

5 開展持續性評價

（1）過程評估：在教學活動中，教師通過觀察、互動和討論等方式，持續評估學生的學習進度，以便即時掌握學生的學習狀態并優化教學方法.

（2）周期性考核：定期進行階段考核，檢查學生對核心概念、深度學習原則以及分析思考能力和問題解決技巧的掌握程度.

（3）團隊表現評估：教師評估學生在團隊項目中的表現，關注他們的團隊合作精神和溝通技巧，揭示學生在協作學習中的強項和改進空間.

（4）創新意識評估：鼓勵學生在延伸練習和實際問題解決中展現創新思維，通過評估激發學生的創新潛力，增強學習動力.

（5）全面性評估：將過程評估、周期性考核、團隊表現評估和創新意識評估結合，綜合考量學生的整體學習成效，為教學策略制定提供支持.

6 結束語

文章以“摩擦力”教學為例，探討了深度學習與物理教學的結合路徑.通過剖析教材、設計趣味實驗、創新實驗和開展持續性評價，發現這些教學方法不僅能夠提高學生的學習興趣，還能夠培養他們的科學探究能力和創新思維.

深度學習與物理學科的大概念教學相結合，有助于學生對核心概念的理解與內化.建議高中物理教師在教學中應注重大概念與深度學習的融合，通過設計創新實驗、開展持續性評價等方法，激發學生的學習興趣，培養他們的科學探究能力和創新思維.

參考文獻：

[1] 蘭海洋.基于核心素養的高中物理課堂深度學習的創設[J].數理化解題研究，2020（03）：61-62.

［2］ 楊癸.初中物理課堂如何開展趣味教學[J].現代職業教育，2018（27）：99.

［3］ 史淑華.淺析湘教版初中地理教材的特點及有效教學策略[J].新校園，2024（02）：35-37.

［4］ 賈東仁.一種不同質量物體加速度對比演示裝置[J].科學中國人，2017（20）：31.

［責任編輯：李 璟］